2. Проработка плоскости управления сценариями взаимодействия (L3).

2.1. Назначение плоскости управления (сигнализации) радиосети, пояснение идеи двустороннего управления решениями на L3 уровне в виде "событие-> воздействие-> исполнение-> уведомление об исполнении". Выделение основных служб плоскости управления и пояснение их задач.

На уровне L3 определяются правила проведения сеанса связи, данные правила выполняются с помощью сообщений сигнализации. Данные сообщения формируются в специальных службах, например, служба опроса данных или служба автоматической повторной передачи ARQ. Служба опроса данных формирует широковещательные сообщения и  сообщения опроса от сканера сети к терминалу с целью собрать данные с датчиков, а служба ARQ отправляет сообщения сигнализации для повторного сбора информации.

Рассмотрим двустороннее управление решениями на L3 уровне на примере службы ARQ. Терминал передает данные с датчиков на СС, в ходе приема сообщений не удалось целостно передать информацию, тогда СС отправляет служебное сообщение с целью запроса на повторную передачу, терминал принимает это сообщение и начинает передавать данные, которые не были приняты.

Таким образом, в данной сети подразумевается две службы L3 уровня:

Служба опроса данных и служба ARQ.

Служба опроса данных выполняет функции установления соединения между сетевыми объектами, а также формирует сообщения для сбора данных.

2.2. Разработка иерархических моделей сетевых объектов - как транспортной платформы доставки информационных (п.1.1-1.4) и служебных сообщений (п.2.1). Выделение ключевых слоев модели (физические ресурсы - канал передачи данных - службы управления сеансом соединения/сценариями взаимодействия), пояснение задач служб уровней транспортной платформы.

На рисунке представлена иерархическая модель сетевых объектов (рисунок 1). 

Рисунок 1. Иерархическая модель сетевых объектов.

Уровень L3 управляет сценарием взаимодействия сетевых объектов, он включает в себя службу опроса данных и службу ARQ, на этом уровне происходит обмен служебными сообщениями между этими службами одного сетевого объекта с другим.

Основной задачей L2 уровня является организация доступа к физической среде и надежная доставка информационных сообщений адресату для этого  осуществляется проверка целостности принятого сообщения. В нашем случае на уровень L2 терминала поступают данные с датчиков, которые сначала фрагментируются на пакеты, а затем поступают на L1 уровень. Также на L2 поступают служебные сообщения, сформированные на L3 уровне.

Уровень L1 обеспечивает физические каналы между СС и Т, то есть обеспечивается передача потока радиосимволов.

2.3. Разработка правил идентификации сессий, сообщений, процедур/служб обработки сигнальных сообщений (задачи в п.2.1), а также сетевых объектов (организация адресного пространства радиосети).

Организация адресного пространства происходит следующим образом: каждый терминал имеет свой собственный адрес.  В приложении СС заложены адреса терминалов, то до начала сбора данных на планшете имеется список неактивных терминалов, расположенных в порядке возрастания. После включения приложения со сканера сети поступает широковещательное сообщения, терминалы находятся в состоянии поиска BCCH, после его обнаружения Т подают запросы на подключение к сети, СС отвечает на запрос, тем самым формируется список активных терминалов и исходя из этого списка происходит сбор данных. Если же два или несколько терминалов подали одновременно заявку на подключение к сети, то первым будет обслужен тот который находится “выше” в списке терминалов, который заложен в планшете, то есть если 2 и 5 терминал подключаются к сети, то сначала будет обслужен 2, а затем 5. Таким образом, можно сказать что СС на основании заложенного списка выбирает очередность опроса терминалов.

Как только терминал был опрошен, то СС завершает с ним сеанс и переходит к другому терминалу.

Сообщения, поступающие от СС к терминалу, являются служебными (передача сообщений службе L3 радио терминала).

При передаче сообщений от терминала необходимо в структуре сообщения в соответствующем поле указать адреса терминала, чтобы СС понимал от кого приходит сообщение. Терминал осуществляет отправку служебных сообщений (службам L3 уровня) и информационных сообщений (данные с датчиков), если сообщение служебное, то в структуре сообщения будет указан его тип P равным одному, если же сообщение информационное, то P равно нулю.

2.4. Формирование диаграмм состояний сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов) с учетом мер по обеспечению энергосбережения. Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач (режимов), выполняемых в этих состояниях.

На рисунке 2 изображена диаграмма состояний терминала.

Рис.2 Диаграмма состояний терминала.

При включении терминала, он переходит в состояния поиска широковещательного сообщения (1). После нахождения сообщения BCCH, терминал отправляет запрос на подключение к СС (2). Если подключение произойдет успешно, то терминал перейдет в состояние передачи данных (3), если же не получится подключиться к СС, то Т перейдет в состояние поиска BCCH (4). В случае успешной передачи данных (СС принял все данные без ошибок), то СС отправляет сообщение ACK- сообщение, которое несет информацию об удачном приеме данных (5). После чего СС отправляет команду на завершение сеанса и терминал переходит в состояние поиска BCCH (9). Но, если данные приняты неверно, то СС отправляет сообщение NAK- сообщение о не удачном приеме данных, которые нужно повторно передать (6), терминал исходя из этого сообщения начинает повторную передачу данных (7), после чего Т также получает сообщение ACK(8), затем получает команду на завершения сеанса и переходит в состояние поиска BCCH(9).

Рассмотрим диаграмму состояний сканера сети, представленную на рисунке 3.

 Рис.3 Диаграмма состояний СС.

При запуске приложения на СС устройство переходит в состояние вещания BCCH (1). После того как сканер обнаружил нужный терминал, от Т поступает запрос на подключение к сети (2).  в случае если подключение произошло успешно, то СС перейдет в состояние приема данных (3), если же подключение осуществить не удалось, то СС вернется в состояние вещания BCCH (4). После приема данных СС отправляет сообщение ACK в случае если данные приняты правильно без ошибок (5), но если в ходе приема произошли ошибки, то СС отправляет сообщение NAK (6), где указывает номер ошибочного пакета, который нудно передать повторно и СС переходит в состояние повторного приема (7). После приема данных СС также уведомляет терминал о правильности принятого сообщение путем отправки ACK (8). Затем СС отправляет сообщение о завершении сеанса (9).

 Основная часть энергия, потребляемая терминалом, уходит на технологические процессы, поэтому энергия, затрачиваемая контролером, радио терминалом незначительная и к тому же сбор информации происходит в небольшой промежуток времени, поэтому дополнительные меры по энергосбережению не нужны. В сканере сети, также, не предусмотрены дополнительные меры по энергосбережению, в связи с тем, что опрос данных предполагает небольшой объем времени, при котором влияние на заряд аккумулятора повлияет незначительно

2.5. Проработка ключевых сценариев взаимодействия объектов сети: обнаружение/идентификация сети, регистрация/привязка к сети, реализация сеанса предоставления услуги и т.п.. Разработка сценария, выполняющего оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов).

Рассмотрим сценарий взаимодействия объектов сети. После включения приложения на СС, он будет вещать сообщение BCCH для обнаружения необходимого терминала. В свою очередь терминал находится в состоянии поиска BCCH, после его обнаружения Т подаст запрос на подключение к СС и будет ожидать от него ответа, в случае положительного ответа СС выделяет канальный ресурс и запрашивает данные (сообщения опроса данных формируются службой L3 уровня СС), после Т начинает передавать данные. СС производит проверку целостности сообщений (данная операция происходит на L2 уровне методом проверки целостности принятого сообщения , если данные приняты верно, то СС отправляет сообщение ACK, если же данные ошибочны, то сканер отправляет сообщение NAK с целью повторной передачи непринятого сообщения. После повторного приема СС также уведомляет Т об удачном приеме данных сообщением ACK стоит отметить что данные виды сообщений формируются службой ARQ на L3 уровне. После отправки сообщения ACK сканер сети объявляет о завершении сеанса.

На рисунке 4 представлен сценарии взаимодействия сетевых объектов, а на рисунке 5 сценарии взаимодействия сетевых объектов с использованием повторной передачи данных.

Рисунок.4 Сценарий взаимодействия сетевых объектов.